Zoltekのスプリットトウカーボンファイバー、SMC性能を向上

シートモールディングコンパウンド（SMC）の性能向上のために設計・サイジングされた新しいカーボンファイバー製品が、Torayグループ企業Zoltek Corp.（米国ミズーリ州ブリジェトン）によって商業化されました。特許取得済みのプリスプレッドファイバー、PX35 KSは、トウバンド製造時にスコアリングされ、50Kトウ製品を3Kサブバンドルに変換し、それらがスプールされマルチエンドトウとして供給されます。プリスコアードトウがチョッパーユニットに供給されトウのファイバー長が切断されると、SMCドウへのコンパウンディング時に3Kサブバンドルに分解されます。これによりファイバーハンドリング、分散、ウェットアウトが改善され、圧縮成形時の複合材フローを改善するより均一なファイバーベッドが提供されると報告されています。

「分散改善のメリットは、メーカーがより低コストのカーボンファイバーを使用しながら、通常より小さなトウで見られる高い特性を達成できることです」と、Zoltek自動車ビジネスディレクター（米州）Christopher Thomas氏。「50K（自動車グレードトウ）のコストで、3K（航空宇宙グレードトウ）の性能が得られます」と、Zoltek自動車ビジネスディレクター（欧州）Tobias Potyra氏は付け加えます。

大判低コストカーボンファイバーで知られるZoltekは、特にSMCのようなチキソトロピックポリマーシステムでの大判ファイバーバンドル分散の課題に対処するため、日本で新製品を開発しました。「大きなトウをより小さなトウサイズに分離することで、カッターでの分散が改善されるというコンセプトでした」とThomas氏は続けます。同氏によれば、過去1年半〜2年で欧州と北米の選定顧客へのサンプリングが拡大し、構造用と外観用の両方で評価されています。「製品を試した顧客はそのメリットを直接実感しています」と同氏。驚くべきことではありませんが、スプリットトウ製品が開発された主な市場は自動車ですが、報告によればあらゆるSMCコンパウンダーやモルダーがこのアプローチから恩恵を受けられるとのことです。

SMC樹脂材料の面では、新スプリットトウ製品はビニルエステル、エポキシ、ウレタンマトリックスの3つの単一樹脂システムでテストされています。不飽和ポリエステルマトリックスは調査されていません。カーボンファイバー強化の存在が、すでに高温環境および/またはより高い機械的性能を必要とする荷重ケースでの使用を示唆していたためです。ビニルエステル処方は溶媒型（ホットメルト対比）システムとして記述されていますが、従来のスチレン系から低スチレン/VOC、無スチレン/VOCシステムまで範囲があります。報告によれば、各樹脂システムで同じ分散改善が見られました。

この製品は、他の熱硬化性または熱可塑性ケミストリーでの評価はまだ行われておらず、圧縮成形以外の他の成形システムでも試されていません。「SMC向けに開発され、SMC樹脂用サイジングで提供されていますが、他の加工技術と樹脂タイプへの技術適用の可能性も見えています。おそらく熱可塑性にも」とPotyra氏。「しかし、まずSMCでこのファイバータイプを成功裏に実装する前に、それらのシステムでのテストは行っていません。」

新製品ではチョッパーへの大幅な変更は不要とされていますが、その他のプロセス修正で分散を最適化できる可能性があります。「SMCラインの設計はさまざまなので、ファイバーハンドリング、分散、サイジングなどでZoltekから技術支援を提供できます」とThomas氏。

PX35 KSはZoltekの人気製品PX35 50Kファイバーに基づいています。「PX35 KSは可用性と価格の面で産業ニーズに対応・マッチしていますが、もちろん一部用途では標準50K製品をわずかに低価格で提供しています」とPotyra氏。「最終的には市場が決めることです。」

Zoltek関係者は、より細かいまたは粗いトウサイズの他のバリエーションがあるかどうかは言及しませんでしたが、さらなる評価が継続すると付け加えました。非公式には、製品名の「KS」は日本語の「割（カッセン）」の略称とされています。